[發明專利]一種基于基底運動的單分子力電表征系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202011392235.1
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112540195B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 洪文晶;王海川;朱奕軒;譚志冰;師佳
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01Q60/24
• 分類號: G01Q60/24
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 劉劍鋒

本發明涉及一種基于基底運動的單分子力電表征系統及其控制方法，包含設置于屏蔽箱內的AFM掃描頭、基底、驅動器，所述基底在其表面設置有硅片，所述硅片的表層鍍金，所述AFM掃描頭固定設置，所述AFM掃描頭包含探針，所述探針的表層鍍金；所述基底通過所述驅動器驅動并且可朝向所述AFM掃描頭來回移動；所述探針和所述基底之間連接有微電流測量回路。本發明通過控制基底移動，在探針鍍金，并且加入測量微電流測量回路，可結合原子力顯微鏡的力學測量和微電流測量，同步捕捉分子動態裂結過程中的電學信號和力學信號。與傳統單分子測量技術相比，本發明具有多信號、易測量、測量重復性好、測量效果好等優點。

技術領域

本發明涉及分子測量領域，具體指有一種基于基底運動的單分子力電表征系統及其控制方法。

背景技術

目前單分子電子學表征的主要方法為機械可控裂結技術(MechanicallyControllable Break Junction,MCBJ)方法或掃描隧穿裂結技術(Scanning TunnelingMicroscope Break junction,STM-BJ)等單分子電學測量技術。這兩種都是通過控制微電極形成納米間隙捕獲分子形成分子結，然后測量分子結的電導信號。又或者通過原子力顯微鏡裂結技術(Atomic Force Microscope Break junction,AFM-BJ)同步測量力信號。

利用探針移動技術可以做到原子尺度的表征。但由于針尖屬于敏感測，對于所有探針類顯微鏡來說，利用壓電或者電機控制針尖運動都會導致針尖振蕩，因此現有的測量裝置無法對力信號和電導信號同時測量。需要分別通過MCBJ或STM-BJ獲取電導信號，通過AFM-BJ獲取力信號。分子結的電導信號和力信號在構建和斷裂的過程中存在互相關聯的信息，該信息可以反饋更多的分子結構信息。

針對上述的現有技術存在的問題設計一種基于基底運動的單分子力電表征系統及其控制方法是本發明研究的目的。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明在于提供一種基于基底運動的單分子力電表征系統及其控制方法，能夠有效解決上述現有技術存在的問題。

本發明的技術方案是：

一種基于基底運動的單分子力電表征系統，包含設置于屏蔽箱內的AFM掃描頭、基底、驅動器，所述基底在其表面設置有硅片，所述硅片的表層鍍金，

所述AFM掃描頭固定設置，所述AFM掃描頭包含探針，所述探針的表層鍍金；

所述基底通過所述驅動器驅動并且可朝向所述AFM掃描頭來回移動；

所述探針和所述基底之間連接有微電流測量回路。

進一步地，所述探針通過鍍金工藝在其表面鍍有鉻。

進一步地，所述鉻的厚度為5-15nm。

進一步地，所述探針通過鍍金工藝在所述鉻的表面鍍有金。

進一步地，所述金的厚度為30-100nm。

進一步地，所述微電流測量回路包含偏壓回路和微電流放大回路。

進一步地，所述偏壓回路輸出的電壓為0.0001-0.001V。

進一步提供上述系統的控制方法，包含以下步驟：

S1，設置力電的預測區間、基底偏壓；

S2，啟動驅動器控制所述基底運動，在所述探針和所述基底之間不斷構筑單分子結；

S3，同步測量并記錄電導信號和力信號；

S4，分別對電導信號和力信號進行切割后做一維統計直方圖，得到分子的電導值和分子斷裂力的值。